Gravedad extrema, espaguetización y tiempo infinito: ¿qué pasaría si cayéramos en un agujero negro?
En la segunda mitad del siglo pasado la Relatividad General de Einstein ya había demostrado su eficacia durante algunas décadas, cuando los astrofísicos se dieron cuenta de una consecuencia extrema de esas ecuaciones. Si comprimías una masa lo suficiente en un espacio reducido, podías crear una región del espacio-tiempo tan “enrollada” sobre sí misma que nada podría escapar de ella, ni siquiera la luz. Algunos propusieron llamarlas «estrellas oscuras», pero con el tiempo aprendimos a conocerlas como agujeros negros. Y cuando hablamos de agujeros negros, una de las primeras preguntas que nos vienen a la cabeza es qué pasaría si cayéramos en uno de estos cuerpos celestes extremos.
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Relatividad
La gran revolución de Einstein fue darse cuenta de que la gravedad no era esa fuerza inexplicable y aparentemente mágica que había formulado Newton, sino un efecto geométrico. La mera presencia de masa o energía en el tejido del espacio-tiempo es capaz de deformarlo, de curvarlo. El tiempo se ralentiza y el espacio se deforma cerca de una masa, y la aceleración experimentada por otras masas depende precisamente de esa curvatura. De este sencillo pero profundo cambio de perspectiva se derivan muchos fenómenos diferentes, desde las ondas gravitacionales hasta la desviación de la luz cuando se pasa cerca de una masa, desde las lentes gravitacionales hasta la precesión del perihelio de Mercurio. Entre las diversas consecuencias están esas estrellas oscuras.
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Agujeros negros
Los agujeros negros son auténticos cuerpos celestes de récord. Se forman cuando se concentra mucha masa en un espacio reducido, por ejemplo, cuando muere una estrella masiva. Las estrellas son cuerpos en equilibrio entre la fuerza de la gravedad y las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior. Cuando, al final de su vida, se les acaba el «combustible» estelar, las reacciones nucleares fallan y gana la gravedad: si la masa es al menos 8-9 veces la del Sol, se forma una estrella de neutrones. Pero si su masa es al menos el doble, el colapso gravitatorio continúa y se forma un agujero negro. También hemos conseguido fotografiar dos de ellos: el que está en el centro de la Vía Láctea y el que está en el centro de la galaxia M87. Se trata en realidad de agujeros negros supermasivos, situados en el centro de sus respectivas galaxias y no formados por el colapso de una estrella, sino porque en el centro de las galaxias hay tanta masa en un espacio astronómicamente pequeño: el agujero negro de la Vía Láctea pesa tanto como 4 millones de veces el Sol, pero en un espacio tan grande como la órbita de Saturno.
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Para los que se acercan al agujero negro
Una de las preguntas más frecuentes que reciben los astrónomos es: ¿qué pasaría si cayéramos en un agujero negro? Imaginando a un astronauta en una nave espacial acercándose al agujero negro, existen varias posibilidades si el agujero negro es supermasivo o de menor tamaño (por así decirlo, seguimos hablando de decenas o cientos de veces la masa del Sol). A medida que uno se acerca al agujero negro de tamaño «pequeño», la variación de la atracción gravitatoria se hace cada vez mayor hasta que un lado de la nave espacial es atraído mucho más que el lado opuesto. Resultado: la espaguetización. La estructura de la nave espacial y lo que contiene se convertirá en un largo espagueti de átomos que caen hacia el centro de gravedad. Si, por el contrario, el agujero negro es supermasivo, la cosa cambia. De hecho, la gravedad varía en distinto grado según el tamaño del agujero negro, y con los supermasivos no se produciría la espaguetización: allí la nave espacial podría entrar indemne en el horizonte de sucesos. Sin embargo, los agujeros negros supermasivos también son entornos terriblemente caóticos y energéticos, y probablemente no podría acercarse lo suficiente como para entrar en ellos indemne.
Para el observador
La historia cambia por completo para un observador que no se encuentre en la nave espacial, sino a gran distancia del agujero, viendo cómo la nave entra en el agujero negro desde lejos. En la relatividad, la masa no solo deforma el espacio, sino también el tiempo, que transcurre más lentamente cuanto más inmerso se está en un campo gravitatorio. Por eso los agujeros negros, con su tremenda gravedad, dilatan tanto el tiempo. El observador dentro de la nave espacial no percibiría ningún cambio (su reloj seguiría corriendo a un segundo por segundo), pero el observador lejano vería cómo la nave espacial se acerca al agujero negro para siempre, con el tiempo dilatado hasta el infinito.
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Artículo originalmente publicado en WIRED Italia. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.